2D/3D视觉传感技术、AI 算法以及高速的5G网络给工厂安上了一双“慧眼”,实现了智能工业机器人在大型装备自适应焊接、高精度装配等领域的深入应用,并解决了“16吨动力头无人化装配”“厚40毫米、宽60毫米钻杆方头多层单道连续焊接”等多个世界制造难题。
在精准授时、低时延的5G无线工业专网的保障下,行业首创重载AGV “双车梦幻联动”,实现27米超长超重物料的同步搬运和自动上下料,堪称聪明的物料搬运“飞毛腿”。
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在三一重工北京桩机工厂这一“灯塔工厂”,随处可见5G与工业互联网赋能的数字化转型的生产场景。
经过“5G+工业互联网”的升级改造后,三一重工北京桩机工厂共有8个柔性工作中心、16条智能化产线和375台全联网生产设备。目前,在这家工厂里,小到一块钢板的分拣,大到十多吨桅杆的装配,已可全部由机器人自动完成。
“灯塔工厂”是由达沃斯世界经济论坛和麦肯锡咨询公司共同遴选的“数字化制造”和“全球化4.0”示范者,代表当今全球制造业领域智能制造和数字化的最高水平。
截至2021年9月27日,全球“灯塔工厂”共计90家。其中,中国以31家的入选工厂数量成为拥有“灯塔工厂”最多的国家。这些工厂分布于3C电子 、家电、汽车、钢铁、新能源等多个领域,为中国“5G+工业互联网”的规模化发展点亮了航标。
随着全球最大的5G网络的铺开,我国“5G+工业互联网”在技术、产业、应用等方面的发展均迈入了“无人区”,在没有先例可循、没有经验可鉴、没有标准可依的情况下,走出了自己的探索之路。
当前,“5G+工业互联网”已成为我国工业互联网创新发展最活跃的领域。党中央、国务院高度重视5G和工业互联网的发展。工信部认真贯彻落实党中央、国务院的决策部署,陆续出台了《“5G+工业互联网”512工程推进方案》《工业和信息化部办公厅关于推动工业互联网加快发展的通知》《工业和信息化部关于推动5G加快发展的通知》等文件,深入推进“5G+工业互联网”的融合应用,引导产业界提升网络关键技术产业能力、创新应用能力、资源供给能力。2021年,工信部又相继印发了《工业互联网创新发展行动计划(2021—2023年)》《5G应用“扬帆”行动计划(2021—2023年)》,提出深化“5G+工业互联网”应用。各地方政府也纷纷出台支持5G、工业互联网的相关政策,近20个省区市充分利用现有政策资金渠道,加大对“5G+工业互联网”的支持力度。产业链各方探索“5G+工业互联网”应用的热情高涨,基础电信企业、工业企业、解决方案提供商大力合作,积极探索应用场景,开展试点示范,已形成“以建促用、建用结合”的良好发展局面,各类5G融合应用加速落地。
5G和工业互联网正同向并行,携手奔跑。
在5G网络规模不断扩大的同时,5G应用规模化发展取得阶段性成效。我国5G应用创新在工业、媒体、医疗、教育等行业领先发展。截至2021年10月18日,全国建设“5G+工业互联网”项目超过1800个,平台化设计、智能化制造、网络化协同、个性化定制、服务化延伸、数字化管理等新模式新业态加速向40个国民经济大类延伸。
“5G+工业互联网”典型应用案例日趋丰富,应用水平不断提升,从生产现场监测、厂区智能物流等生产外围环节逐步延伸至研发设计、生产制造、质量检测、故障运维、安全管理等核心环节,在电子设备制造、装备制造、钢铁、采矿、电力5个行业成效显著,培育形成协同研发设计、远程设备操控、设备协同作业、柔性生产制造、现场辅助装配、机器视觉质检、设备故障诊断、厂区智能物流、无人智能巡检、生产现场监测十大典型应用场景。“5G+工业互联网”在加速传统产业数字化转型,提质、增效、降本、绿色、安全发展等方面的重要作用不断显现。“5G+工业互联网”在各行业的应用举例介绍如下。
钢铁行业。钢铁行业是国民经济支柱产业,制造流程长、工序多,生产分段连续,主要面临生产运营增效难、产能严重过剩、节能绿色低碳压力大、本质安全水平较低等痛点。中国宝武、鞍山钢铁、马钢集团等企业应用工业互联网积极探索生产工艺优化、多工序协同优化、多基地协同、产融结合等典型应用场景,一方面通过数据深度分析带动生产效率、质量和效益的提升;另一方面实现多区域、多环节、多业务系统的协同响应与综合决策,通过模式创新实现新价值创造和新动能培育。
工程机械行业。工程机械行业具有产品复杂多样、生产过程离散、供应链复杂的特征,同时也面临着生产效率不高、产品运维能力较弱和行业同质化竞争严重等痛点。三一重工、徐工和中联重科等工程机械龙头企业积极应用“5G+工业互联网”,加快企业数字化步伐。通过“5G+工业互联网”进行设备预测性维护、远程可视化管理,不仅降低了设备运维成本,提高了生产资源的动态配置效率,还在此基础上延伸出供应链金融、融资租赁等服务模式,实现了“制造+服务”,带来了新的增长空间。
家电行业。家电行业具有技术更新速度快、产品研发周期短、产品同质化程度高等特点,当前主要面临个性化需求满足困难、生产精度和效率要求高、订单交付周期长、质量管控力度不足、库存周转压力大等痛点。格力、海尔、美的、TCL等轻工家电企业依托“5G+工业互联网”,开展了规模化定制、产品设计优化、质量管理、生产监控分析及设备管理等应用探索,提升了用户交互体验,提高了品质一次合格率与生产效率,节省了设备运维成本,满足了客户的个性化需求。
电子信息行业。电子信息行业属于知识、技术密集型产业,产品细分种类多、生产周期短、迭代速度快,对品质管控、标准化操作与规范化管理、市场敏捷化响应等要求较高。中国电子(即中国电子信息产业集团有限公司)、华为、中兴通讯等通过“5G+工业互联网”开展设备可视化管理、产品良率提高、库存管理优化、全流程调度优化和多工厂协同等典型应用探索,一方面通过机器视觉、大数据分析等新技术,提高质量管理、设备故障诊断、产品库存管理等环节的效率;另一方面通过建设互联工厂,实现企业级决策优化和需求敏捷响应。
采矿行业。采矿行业当前主要面临资源紧缺、安全监管与环保压力大、设备实时监管、精细化管理要求高等痛点。山西潞安化工新元煤矿、陕煤集团渝北煤业小保当煤矿、山东黄金集团三山岛金矿、内蒙古白云鄂博稀土矿等采矿企业利用“5G+工业互联网”,开展智能采掘与生产控制、环境监测与安全防护、井下巡检等,把人从危险繁重的工作环境中解放出来,促进采矿行业绿色、安全生产。
电力行业。电力行业利用“5G+工业互联网”与发、输、变、配、用全环节融合,形成新型控制监测网络,优化了流程工艺,大幅减少了碳排放,降低了清洁能源并网的不确定性,同时提升了电动汽车和微电网等主体的接入能力,降低了上下游企业和用能客户的成本。中国华能、南方电网、国家电网、正泰集团、特变电工等发电侧、电网侧和用电侧企业及机构纷纷开展探索,形成了发电侧设备预警与节能增效、电网侧调度优化与全流程集成管控、用电侧服务提质与用电策略优化等典型应用模式,分别实现了设备故障提前预测和主动维修、电能量数据可测和用电成本降低。
建筑行业。建筑行业具有项目建设周期长、资金投入大、项目关联方管理复杂、人员流动性强等特点。中建科工、广联达、三一筑工、北京建谊等企业正利用工业互联网,探索数字化协同设计与集成交付、虚实融合的施工协同管理、装配式建筑智能制造等应用,实现建设项目全过程的虚拟执行和优化调整,大幅提升设计效率、施工质量、成本进度控制和安全施工水平。面向建筑本身能耗优化、安全应急和访问控制等需求,部分领先建筑企业通过工业互联网开展能耗管理、资产监测运维、虚拟演练等应用探索,实现智能化、安全化运行。
除了应用层面,我国工业互联网在技术创新、体系建设和产业生态方面也取得了显著成效。截至2021年10月,标识解析五大国家顶级节点已开通运行,国家顶级节点日均解析量突破4000万次,二级节点已达156个,覆盖25个省(自治区、直辖市),服务企业近3万家。具有一定影响力的大型工业互联网平台超过100家,接入设备总量超过7600万台套;“国家—省—企业”三级协同联动的工业互联网安全态势感知系统初步构建,与全国31个省级平台实现联网,动态监测、应急处置能力显著增强。
在万物互联的工业互联网中,每个物品、元器件,甚至每条信息都有其全球唯一的“身份证”,这个“身份证”就是标识。随着工业互联网的发展,对全要素、全产业链、全价值链的全面连接的需求日益迫切,需要建立一种兼容不同技术体系,能够跨系统、跨层级、跨地域的工业互联网标识解析体系。
我国工业互联网标识解析体系架构已实现从0到1的突破,初步形成了“东西南北中”的布局架构。
通过统一融合的工业互联网标识解析体系,企业或用户可以利用标识访问产品在设计、生产、物流、销售到使用等各环节,在不同管理者、不同位置、不同数据结构下智能关联的相关信息数据。这是实现全球供应链系统和企业生产系统的精准对接、产品的全生命周期管理和智能化服务的前提和基础。
在政产学研用的共同努力下,我国“5G+工业互联网”的发展已取得积极成效,正向着更广范围拓展,向着更深程度下沉,向着更高水平迈进。“5G+工业互联网”赋能、赋智、赋值的作用越来越凸显,正成为推动高质量发展的强劲动力。